Die Bestimmung der Bestandteile der Ursuppe
Sofern wir wissen, ist die Erde einzigartig, was die Beherbergung von Lebensformen angeht. Eine umfassendere Kenntnis der Chemie des frühen Sonnensystems könnte uns zu einem besseren Verständnis dessen verschaffen, was sie so besonders macht und wo wir nach außerirdischen Lebensformen Ausschau halten sollten. Das EU-finanzierte Projekt S4F nahm sich entwickelnde Sterne unter die Lupe, um Einblicke in die Chemie des frühen Sonnensystems zu gewinnen. „Allgemein lässt sich der Hintergrund unserer Forschung durch die Frage ‚Wie entstehen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems und könnten sie Leben beherbergen?‘ zusammenfassen“, so der Projektkoordinator Jes Jørgensen. „Wir können beobachten, dass bestimmte Regionen des Weltalls reich an komplexen organischen Molekülen sind, und wollen herausfinden, ob diese an das protoplanetare System vererbt werden.“
Spektrallinien
Um diese Fragen zu beantworten, wandte sich sein Team am Niels-Bohr-Institut an das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile. Dieses Teleskop ist imstande, die spezifischen Wellenlängen von Licht zu erkennen, das von Molekülen ausgestrahlt wird, während sie im Weltall rotieren und vibrieren. Zwar besteht das interstellare Medium zu 90 % aus Wasserstoff, jedoch sind auch Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff vorhanden. „Jedes Molekül verfügt über einen einzigartigen ‚Fingerabdruck‘, der mit Labormessungen auf der Erde abgeglichen werden kann“, erklärt Jørgensen. „Im dichten Bereich der Gaswolke, die zu einem Stern kollabiert, finden komplexe chemische Vorgänge statt, sodass diese Elemente sich auf Staubkörnern absetzen und komplexere Arten bilden.“ Das Team nutzte ALMA, um das warme Gas in der Umgebung junger Protosterne genau zu betrachten und zu untersuchen – Gas, aus dem sich letztendlich Sterne und Planeten bilden könnten, die denen unseres Sonnensystems ähneln. Anhand dieser Beobachtungen konnte es sich ein vollständiges Bild der Moleküle machen, die dort vorkommen. Diese reichten von einfachen Spezies wie Wasser bis hin zu organischen Molekülen aus 10 bis 12 Atomen, die sich als interstellare Bausteine biologisch relevanter Moleküle erweisen könnten. „Wir können beobachten, welche Moleküle in welchen Mengen präsent sind, und können daher Einblicke darin gewinnen, wie sie sich bilden“, fügt Jørgensen hinzu.
Eine Zeitkapsel
Das Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat unterstützt. „Diese Förderung ermöglichte es uns, mit großen Datensätzen zu arbeiten, die nur dank hervorragender und umfangreicher Teamarbeit analysiert und durchdrungen werden konnten“, merkt Jørgensen an. „Ohne die Finanzierung der EU wäre nichts davon möglich gewesen.“ Die von Jørgensen und seinem Team gesammelten Daten wurden mit Belegen verglichen, die vom Kometen 67P stammen und von der Rosetta-Mission der ESA erfasst wurden. Kometen fungieren wie Zeitkapseln, sodass Jørgensen feststellen konnte, wie ähnlich die Chemie unseres frühen Sonnensystems der der untersuchten Protosternen war. „Das Ausmaß der Vererbung war überraschend“, merkt er an. „Es lässt sich zeigen, dass die Chemie der frühen Phasen und der gesamte physikalische Prozess unser eigenes Sonnensystem unmittelbar prägt.“ Auf lange Sicht sollte es diese Arbeit Forschenden möglich machen, die Chemie von Exoplaneten anhand der Materialien abzuschätzen, die im Protosternstadium ähnlicher Systeme beobachtet wurden. Die Forschungsgruppe erweitert nun ihren Horizont, indem sie Sterne in verschiedenen Umgebungen betrachtet und die Frage stellt, ob unsere Sonne sich isoliert oder als Teil eines Sternhaufens gebildet hat. „All diese Aspekte könnten sich auf die chemische Zusammensetzung auswirken und wurden möglicherweise von unserem Sonnensystem und anderen Planetensystemen geerbt“, so Jørgensen.
Schlüsselbegriffe
S4F, Chemie, Sonnensystem, Wasser, Kohlenstoff, Stickstoff, Protosterne, ALMA, vibrieren, Moleküle, Leben